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电子技能教学全资料1
电子技术教案
许云飞
第一章双极型半导体器件2
§1.1半导体的基本知识2
1.1.1导体、半导体和绝缘体2
1.1.3杂质半导体3
§1.2PN结4
1.2.1PN结的形成与特性4
§1.3半导体二极管5
1.3.1结构,符号5
1.3.2二极管的伏安特性曲线6
1.3.3主要参数6
1.3.4稳压二极管7
§1.4半导体三极管8
第一章双极型半导体器件
§1.1半导体的基本知识
1.1.1导体、半导体和绝缘体
●导体:
自然界中很容易导电的物质称为导体,金属一般都是导体,如铁、铜、铝等。
●绝缘体:
有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
●半导体:
另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间,称为半导体,如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等
●半导体的导电机理不同于其它物质,
●其特点为:
当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化。
•往纯净半导体中掺入某些杂质,会使其导电能力明显改变。
1.1.2本征半导体本征半导体:
完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
用的最多的半导体是硅和锗,最外层电子(价电子)都是四个。
形成共价键后,每个原子最外层电子是八个,构成稳定结构。
在绝对零度以下,本征半导体中无活跃载流子,不导电
1.1.3杂质半导体
N型半导体:
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷(或锑)而形成。
也称为(电子半导体)。
P型半导体:
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素,如硼(或铟)而形成,也称为(空穴半导体)。
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。
但由于数量的关系,起导电作用的主要是多子。
近似认为多子与杂质浓度相等。
自由电子为多子空穴是多子
§1.2PN结
1.2.1PN结的形成与特性
一、PN结的形成
1.什么叫PN结?
在N型半导体和P型半导体交界面处形成的带电薄层。
又称空间电荷区、阻挡层、势垒区。
2.PN结的形成过程
是电子和空穴不断运动的综合结果。
多子扩散建立内电场(空间电荷区)阻扩散生漂移(少子)动态平衡扩散数=漂移数空间电荷区宽度一定PN结形成了
二、PN结的基本特性
单向导电性和电容效应
1.什么叫单向导电性?
PN结加不同极性电压,表现不同特性。
正向电压(正向偏压、正偏)
——指P区接高电位,N区接低电位。
反向电压(反向偏压、反偏)
——指P区接低电位,N区接高电位。
§1.3半导体二极管
1.3.1结构,符号
二极管的几种常见结构:
1.3.2二极管的伏安特性曲线
1.3.3主要参数
1.最大整流电流IOM
二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。
2.反向击穿电压UBR
二极管反向击穿时的电压值。
击穿时反向电流剧增,二极管的单向导电性被破坏,甚至过热而烧坏。
手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。
3.反向电流IR
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。
反向电流大,说明管子的单向导电性差,因此反向电流越小越好。
反向电流受温度的影响,温度越高反向电流越大。
硅管的反向电流较小,锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。
以上均是二极管的直流参数,二极管的应用是主要利用它的单向导电性,主要应用于整流、限幅、保护等等。
下面介绍两个交流参数。
4.微变电阻rD
rD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比:
显然,rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。
二极管:
死区电压=0.5V,正向压降0.7V(硅二极管)
理想二极管:
死区电压=0,正向压降=0
二极管的应用举例1:
二极管半波整流
1.3.4稳压二极管
一、符号
稳压二极管是一种用特殊工艺制造的硅半导体二极管,代表符号如图1.3-1(a)所示。
型号通常有2CW××、2DW××等。
二、稳压二极管特性
工作在反向击穿状态下,具有稳定电压的性能。
三、稳压二极管的参数
(1)稳定电压UZ
(2)电压温度系数U(%/℃)
稳压值受温度变化影响的的系数。
(3)动态电阻
(4)稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。
(5)最大允许功耗
§1.4半导体三极管
1.基本结构符号工作原理
2.特性曲线
(1)放大区:
发射结正偏,集电结反偏。
即:
IC=IB,且IC=IB
(2)饱和区:
发射结正偏,集电结正偏。
即:
UCEUBE,IB>IC,UCE0.3V
(3)截止区:
UBE<死区电压,IB=0,IC=ICEO0
3.主要参数
1)电流放大倍数
和
2)集-基极反向截止电流ICBO
3)集-射极反向截止电流ICEO
4)集电极最大电流ICM
集电极电流IC上升会导致三极管的β值的下降,当β值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM
5)集-射极反向击穿电压
当集---射极之间的电压UCE超过一定的数值时,三极管就会被击穿。
手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。
6)集电极最大允许功耗PCM
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